[發(fā)明專利]一種明確標(biāo)定馬赫數(shù)范圍的高速風(fēng)洞油流實(shí)驗(yàn)的油流配方

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810285276.7
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108760225A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高麗敏;鄭天龍;葛寧;楊冠華;蔡明;吳鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種明確標(biāo)定馬赫數(shù)范圍的高速風(fēng)洞油流實(shí)驗(yàn)的油流配方，具體而言是適用于馬赫數(shù)范圍為0.5?0.9的油流實(shí)驗(yàn)的油流配方，通過一系列試驗(yàn)，確定使用示蹤粒子——二氧化鈦粉末，載體油料——硅油和稀釋劑——油酸，并確定三者的質(zhì)量百分比關(guān)系，完成大量的油流顯示實(shí)驗(yàn)表明該油流配方能獲得高質(zhì)量的油流試驗(yàn)圖像，用于分析模型表面氣流流態(tài)，從而達(dá)到流動可視化的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到一種明確標(biāo)定馬赫數(shù)范圍的高速風(fēng)洞油流實(shí)驗(yàn)的油流配方，具體而言是涉及到馬赫數(shù)范圍為0.5-0.9的油流實(shí)驗(yàn)的油流配方。

背景技術(shù)

油流實(shí)驗(yàn)拍攝所得到的油流圖譜主要反映物面附近的流動圖畫，使得流場“可視化”，可以根據(jù)所得到的油流軌跡線來分析二次流、分離流動和旋渦流動等復(fù)雜流動現(xiàn)象。因此，油流實(shí)驗(yàn)是了解邊界層分離以及漩渦結(jié)構(gòu)的重要實(shí)驗(yàn)手段之一，廣泛應(yīng)用于氣動部件流場的流場顯示與測量，如：飛機(jī)的機(jī)身與機(jī)翼，航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等旋轉(zhuǎn)葉輪機(jī)械的葉片、端壁等。

油流實(shí)驗(yàn)的原理大致如下：由于油膜厚度非常薄，油的粘性系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣的粘性系數(shù)，同時(shí)除奇點(diǎn)之外壓力項(xiàng)與摩擦力項(xiàng)相比是小量，使得油膜對真實(shí)流場的影響非常小，可以忽略不計(jì)。在油膜厚度小于邊界層厚度時(shí)，油膜在邊界是物面，滿足無滑移條件，其上邊界/油氣界面上，油流和氣流的速度以及他們的剪應(yīng)力、粘性應(yīng)力相等。經(jīng)過相關(guān)公式推導(dǎo)可知，油流軌跡線方程近似地顯示了氣流繞流中物面摩擦力線。因而，油流譜實(shí)際上顯示的是物面上摩擦力線譜。

綜上所述，油流涂料是決定油流實(shí)驗(yàn)是否能夠取得成功的關(guān)鍵因素，只有能夠得到清晰可見的顯示結(jié)果才能真實(shí)地反應(yīng)出流場的流動情況。然而，不同馬赫數(shù)工況下流經(jīng)油流涂料的流體速度不一樣，摩擦力大小也有很大差異；當(dāng)涂料粘度大于摩擦力時(shí)，流線圖譜比較模糊；而當(dāng)涂料粘度大于摩擦力時(shí)，涂覆于被測模型表面的油流涂料可能被空氣帶走，流線圖譜不完整。因此，油流實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵即為選擇與氣動吹風(fēng)相適應(yīng)的油流涂料，即不同的吹風(fēng)條件對涂料的油劑、示蹤粒子與油劑之間的配比有不同的要求，即所用油流涂料的粘度、稠度等性質(zhì)都應(yīng)該使得其能夠在標(biāo)注的工況下得到痕跡清晰、保存良好的流線。

因此，針對不同馬赫數(shù)的實(shí)驗(yàn)工況需要選用不同配方的油流涂料，并且應(yīng)該提前標(biāo)定出所適用的具體馬赫數(shù)范圍。然而，現(xiàn)有的油流涂料往往不能標(biāo)定出其所適用的具體工況，給科研工作者在選取涂料配方時(shí)帶來了很大困擾，需要不斷選取涂料配方并且進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)其能否適用，增加了實(shí)驗(yàn)成本，也影響了實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度。因此，非常有必要彌補(bǔ)該方面的不足，提出明確標(biāo)定其適用工況的油流涂料配方。

針對上述情況，本發(fā)明即提出了一種明確標(biāo)定適用工況范圍的油流配方：該涂料適用于馬赫數(shù)范圍為0.5-0.9的油流實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本發(fā)明所配置的油流涂料能夠在所述工況下得到令人滿意的油流實(shí)驗(yàn)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)工況下油流軌跡線清晰明顯、圖譜不易受到非實(shí)驗(yàn)工況因素影響、能夠長期保存等顯著優(yōu)勢，為科研工作者進(jìn)行0.5-0.9馬赫數(shù)下的油流實(shí)驗(yàn)提供了選擇。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠在馬赫數(shù)范圍為0.5-0.9的高速風(fēng)洞下得到清晰可見的油流實(shí)驗(yàn)結(jié)果的油流配方，通過實(shí)驗(yàn)得到的物體表面油流軌跡線來分析某些特殊流動現(xiàn)象，加深對流場流動信息的理解。

本發(fā)明所配置的油流涂料具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：

(1)風(fēng)洞啟動后但尚未達(dá)到預(yù)定流速前，即馬赫數(shù)為0.5-0.9時(shí)不會發(fā)生流動，便于涂料刷涂的同時(shí)能夠保證在達(dá)到實(shí)驗(yàn)工況前不會受到其他因素干擾。

(2)在風(fēng)洞停車后，油流譜不受返回氣流以及重力作用等的影響，能夠非常好地保留油流實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

(3)不具有其他涂料所有的毒性和腐蝕作用，并且原料容易在市場上購置，因?yàn)樵喜痪邆淇扇夹?，能夠?yīng)用于航空發(fā)動機(jī)的油流實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。

(4)涂料在避光、陰涼、干燥處能夠長久保存，反復(fù)使用，性能能夠得到保證。